冲压工艺与产品设计（4） 

文/辛巧娟

四、弯曲产品形态与成型过程介绍

1、弯曲产品的形态

折弯成型机理：金属材料受到的应力大于弹性极限（屈服强度）而 又小于断裂极限（抗拉强度）,造成板料在弯曲变形区内的曲率发生变化,形成折弯。

折弯受力分析：折弯时材料内侧受压应力、外侧受拉应力，并且拉应力占主导作用，故材料的中性层为材料中心偏向折弯内侧。

中性层 :距离材料内侧约等于0.255T

材料的外层纤维由于受到拉应力材料产生相对移动，材料的不足由宽度方向补充

2、折弯过程（以V曲为例）：

1）凸模运动接触板料（毛坯）由于凸,凹模不同的接触点力作用而产生弯矩，在弯矩作用下发生弹性变形，产生弯曲。

2）随着凸模继续下行，毛坯与凹模表面逐渐靠近接触，使弯曲半径及弯曲力臂均随之减少，毛坯与凹模接触点由凹模两肩移到凹模两斜面上。

3）随着凸模的继续下行，毛坯两端接触凸模斜面开始弯曲。

4）压平阶段，随着凸凹模间的间隙不断变小，板料在凸凹模间被压平。

5）校正阶段，当行程终了，对板料进行校正，使其圆角直边与凸模全部贴合而成所需的形状。

3、弯曲产品容易出现的两类问题（回弹、开裂）

1）回弹：

回弹的原因：材料是由众多层的纤维排列而成的，每一层纤维的 受力情况不一样，（最外层受拉应力最大，最里层受压应力最大，两种力的大小向中性层方向递减），故在折弯成形后，并不是所有的纤维层的受力都大于材料的弹性极限，所以处于弹性变形阶段的材料有回复的现象。

1）中性层的应力、应变为零

2）中性层向内侧压应力逐渐增大

3）中性层向外侧拉应力逐渐增大

1）冲压件在弯曲时，大部分材料层的应变都进入塑性变形区域，这些材料层不会产生回弹。

2）靠中性层距离较近的材料层应变依然处在弹性变形区域，这些材料层在外力消失后（折弯冲头离开工件）会产生回弹
影响回弹的因素：

(1)材料的弹性极限越高，所需要的变形应 力 就越大，回弹也就越大

(2) 材料的相对弯曲半径R/T越小 ，应力就越集中，弹性变形占的比例越小，回弹就越小

2）开裂

折弯时工件的部分材料层受到的应力大于抗拉极限时，工件出现开裂现象。（离中性层越远的材料层，其应力应变越大）

避免开裂的方法：避免折弯时，弯角内侧的R角过小。（一般R值不小于0.5T）

4、折弯产品的变形特点

（1）、材料的外层纤维由于受到拉应力，材料产生相对移动，材料的不足由宽度和厚度 方向补充，故材料宽度尺寸减小。

（2）、材料的内层纤维由于受到压应力，内层材料向宽度方向移动、致使材料内层宽度增加。

（3）、当宽度小于3倍的材料厚度时，以上现象明显，产品设计时应避免宽度小于3倍的材料厚度的情况。

5.与产品设计相关的弯曲工艺要点及设计举例

(1)弯曲件的圆角半径不宜小于最小弯曲半径,以免产生 裂纹;但也不宜过大,否则由于变形不彻底,回弹回较大.(一般情况下最小弯曲半径R>=0.5T)

注意：

1)产品设计时应避免折弯R角过小，否则易引起应力集中。

2)R角尺寸必须标注在内侧。（具体原因:折弯时工件贴紧冲头，冲头的R角决定了工件的R角，并且易于控制和调整。）

(2)弯曲件的弯边长度不宜过小,否则在弯边时模具对材 料的支持长度太小,不容易得到形状准确的零件,弯曲件往往容易外倒。 H>R+2T。

注意：产品设计时应避免折弯直边过小，否则易引起外倒，不易控制垂直度。

(3)弯曲件不应位于零件宽度突变处折弯,以避免撕裂.若必须在宽度突变处弯曲时,应事先设计工艺槽。

(4)由于在弯曲时毛坯或多或少都会有滑移现象,故产品设计时应尽量设计工艺孔。

6.折弯模具简介

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【相关链接】

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